Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
Transcript of Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
-
8/19/2019 Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
1/14
Pengujian Material - 01
REVIEW ASTM E8/E8MStandard Test Methods for Tension Testing of
Metallic Materials
Dwipuji Rahayu / 1306368223
Teknik Metalurgi dan Material
-
8/19/2019 Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
2/14
Dwipuji Rahayu/1306368223
Metode Pengujian Standar untuk Pengujian Tarik pada Material Logam
ASTM E8/E8M
Pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan material dalam menahan beban
sampai material tersebut mengalami patah. Standar dalam pengujian tarik yang digunakan
adalah ASTM E8. Metode pengujian ini mencakup pengujian tarik untuk material logam
dalam berbagai bentuk dan temperatur. Metode pengujian ini dilakukan untuk pengujian tarik
material logam pada temperatur ruangan (10-38oC). Secara spesifik, metode ini dapat
menentukan yield strength, yield point elongation, tensile strength ,elongasi dan reduksi
area. Pada umumnya, pengukuran panjang round spesimen 4D untuk E8 dan 5D untuk E8M.
Adapun istilah yang terdapat pada pengujian tarik, yakni :
1. Discontinuous yielding-in a uniaxial test : gaya fluktuasi yang diamati pada deformasi
plastis karena yield yang terlokalisasi.
2. Elongation at fracture : elongasi yang diukur pada saat penurunan gaya dengan terjadinya
patah (fracture).
3. Lower yield strength-in a uniaxial test : tegangan minimum yang terekam saat terjadi
discontinuous yielding.
4. Reduction of area : perbedaan antara area cross sectional awal spesimen dengan area dari
cross section terkecil.
5. Tensile strength : maksimum beban tarik dimana material dapat bertahan tanpa terjadi
pengurangan area.
6. Uniform elongation, elongasi pada gaya maksimum hingga necking atau fracture.
7. Upper yield strength-in a uniaxial test, tegangan maksimum saat terjadi discontinuous
yielding.
8. Yield point elongation-in a uniaxial test, regangan dari discontinuous yielding ke uniform
strain hardening.
9. Yield strength : nilai dimana elongasi plastis dari material dimulai.
Pengujian tarik menyediakan informasi sehingga dapat diketahui kekuatan dan
keuletan material saat diberikan tegangan tarik secara uniaksial. Informasi ini berguna untuk
membandingkan material, kualitas mutu dan desain. Mesin pengujian digunakan untuk
pengujian tarik harus memenuhi standar yang ada. Gaya yang digunakan untuk menentukan
tensile strength dan yield strength harus memenuhi gaya aplikasi mesin pengujian. Mesin
pengujian harus memiliki cengkraman (grip) yang kuat dan kekuatan yang tinggi (highlystiff). Grip digunakan untuk menahan sampel selama pengujian. Prinsip nya adalah untuk
-
8/19/2019 Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
3/14
Dwipuji Rahayu/1306368223
menyalurkan dan menghitung beban yang disalurkan dari mesin uji tarik. Spesimen harus
diletakkan persis ditengah-tengah serupa dengan kepala dari mesin uji tarik untuk
memastikan beban tarik aksial terhadap gauge length. Untuk mengukur elongasi pada saat
fraktur dapat diukur dengan menggunakan ekstensometer.
Terdapat macam-macam jenis grip, yaitu :
a. wedge grip, biasanya digunakan untuk spesimen logam yang ulet dan spesimen berbentuk
plat. Beberapa standar didalamnya seperti kekuatan masing masing wedge yang harus
sama dan ketebalan liners.
b. grips for threaded and shouldered specimens and brittle materials, grip ini terpasang ke
mesin melalui pelumasan bantalan duduk yang benar. Grip ini juga bisa digunakan untuk
material yang brittle.
-
8/19/2019 Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
4/14
Dwipuji Rahayu/1306368223
c. grips for sheet materials dan grips for wire, digunakan untuk material lembaran yang tidak
dapat diuji dengan jenis wedge grip.
Dalam ASTM ini, spesimen bisa berukuran penuh atau dengan machining. Untuk
yang machining diusahakan memaksimalkan preparasi sampelnya supaya menghasilkan hasil
yang presisi, karena apabila tidak sesuai akan menghasilkan hasil test yang kurang
memuaskan. Terdapat bebagai jenis spesimen :
a. Plate-type specimens, digunakan untuk pengujian logam berbentuk plate, shapes, dan flat
material yang memiliki ketebalan 5 mm atau lebih.
b. Sheet-type specimens, digunakan untuk pengujian logam dengan bentuk spesimen lebih
beragam seperti band, hoop, rectangels yang memiliki ketebalan 0.13-19 mm.
Berikut adalah gambar spesimen uji untuk kedua jenis tipe spesimen diatas:
-
8/19/2019 Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
5/14
Dwipuji Rahayu/1306368223
c. Round specimens, digunakan dalam pengujian material logam, baik cetak ataupun tempa,
memiliki diameter standar 12.5 mm. Berikut adalah gambar spesimen ujinya :
Spesimen yang berbentuk sheet, strip, flat wire dan plate (tipe spesimen lainnya)
dapat dijelaskan sebagai berikut beserta gambar spesimen ujinya :
• ketebalan 0.13-5 mm digunakan sheet-type specimen
• ketebalan 5-12.5 mm digunakan sheet-type specimen atau plate-type specimen.
• ketebalannya 19 mm atau lebih digunakan plate-type specimen atau round specimen.
-
8/19/2019 Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
6/14
Dwipuji Rahayu/1306368223
Spesimen yang berbentuk round wire, rod dan bar dapat dijelaskan sebagai berikut.
Pengukuran panjang elongasi wire kurang dari 4 mm. Untuk menguji wire, rod ataupun bar
harus memiliki diameter 4 mm atau lebih. Ketika menguji spesimen-spesimen ini dalam
Standar E8 maka gauge length nya memiliki ukuran sebanding dengan 4 x diameter. Full
Cross Section spesimen dapat di kurangi bagian ujinya sedikit dengan menggunakan amplas
atau mesin untuk menjamin fracture berada pada tanda gauge.
Untuk spesimen berbentuk Rectangular , dibolehkan untuk mengurangi lebar
spesimen melalui bagian yang di uji dengan amplas atau mesin untuk memfasilitasi fracture
didalam tanda gauge, namun tidak boleh kurang dari 90%.
Spesimen berbentuk Pipa dan Tabung, dibedakan menjadi 2 yaitu yang berdiameter
besar dan kecil. Untuk yang diameter kecil (25 mm) menggunakan jenis mesin uji yang full-
size tubular sections. Sumbat logamnya harus di masukan cukup jauh pada akhir tubular
spesimen untuk membolehkan rahang mesin uji memegang spesimen dengan baik.
Spesimen untuk pipa atau tabung yang berdiameter kecil:
-
8/19/2019 Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
7/14
Dwipuji Rahayu/1306368223
Spesimen untuk pipa atau tabung yang berdiameter besar:
Spesimen untuk cast iron:
Spesimen untuk malleable iron:
-
8/19/2019 Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
8/14
Dwipuji Rahayu/1306368223
Gambar Standard Flat Unmachined Tension Test
Specimens for Powder Metallurgy
Spesimen untuk die casting:
Spesimen untuk powder metallurgy:
Gambar Standard Round Machined Tension Test
Specimen for Powder Metallurgy
Adapun prosedur yang dilakukan untuk pengujian tarik adalah sebagai berikut :
1. Menyiapkan mesin pengujian tarik
Saat memulai pengujian, mesin pengujian harus dipanaskan terlebih dahulu hingga
temperatur operasi normal untuk meminimalisir error yang bisa terjadi akibat dari kondisi
transisi.
-
8/19/2019 Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
9/14
Dwipuji Rahayu/1306368223
2. Mengukur dimensi spesimen uji
Untuk menentukan area cross-section spesimen pada pengujian spesimen dilakukan
dengan mengukur dimensi cross-section di tengah area yang mengalami reduksi.
3. Mengukur panjang penanda pada spesimen uji
Panjang gauge length untuk menentukan elongasi yang sesuai dengan spesifikasi
produk material yang akan diuji. Penandaan gauge dengan menggunakan tinta yang
ringan, kemudian dipoles secara tipis ke spesimen uji. Untuk spesimen uji tertentu yang
sensitif terhadap efek tinta atau kecilnya ukuran spesimen uji, maka digunakan layout ink .
4. Melakukan zeroing pada mesin pengujian
Mesin pengujian harus di set ke angka nol, karena angka nol mengindikasikan kondisi
awal (nol gaya) pada spesimen. Segala gaya yang diberikan pada pencekraman spesimen
harus diindikasikan dengan mengukur sistem gaya, kecuali jika gaya tersebut secara fisik
telah dihilangkan dalam pengujian.
5. Mencekram spesimen
Untuk spesimen dengan area yang direduksi, pencekraman spesimen sebaiknya
mengikuti beberapa aturan yang telah ditentukan, karena pencekraman pada area yang
direduksi dapat mempengaruhi hasil pengujian secara signifikan.
6. Menentukan laju pengujian pada spesimen, antara lain adalah laju peregangan,
laju penegangan, kecepatan crosshead , waktu elapsed, kecepatan free running
crosshead.
a. Laju peregangan
Batas yang diizinkan pada laju peregangan yang dispesifikasikan dalam
mm/mm/min [in./in./min]. Beberapa mesin pengujian telah dilengkapi dengan alat
pengendalian untuk mengukur dan mengontrol laju peregangan, tetapi jika tidak
ada alat tersebut, rata-rata laju peregangan dapat ditentukan dengan alat timing,
yaitu dengan cara mengobservasi waktu yang dibutuhkan hingga menghasilkan
kenaikan regangan.
b. Laju tegangan
Batas yang diizinkan pada laju tegangan yang dispesifikasikan kedalam
Megapaskal per second (MPa/s). Banyak mesin pengujian telah dilengkapi dengan
-
8/19/2019 Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
10/14
Dwipuji Rahayu/1306368223
alat pemacu untuk mengukur dan mengontrol laju tegangan, tetapi apabila tidak
terdapat alat ini, rata-rata laju tegangan dapat ditentukan dengan alat timing.
c. Kecepatan crosshead
Batasan yang diizinkan untuk kecepatan crosshead selama pengujian dapat
dispesifikasikan dalam mm/min[in//min]. Pada kasus ini, batasan kecepatan
crosshead seharusnya dapat dikualifikasi dengan menspesifikasi setiap batasan
untuk berbagai tipe variasi dan ukuran spesimen. Jika terdapat perbedaan panjang
spesimen, digunakan untuk menspesifikasi kecepatan crosshead dalam mm[in.]
per mm [in.] pada panjang mula-mula daerah yang direduksi setiap menit. Apabila
tidak terdapat alat ini, rata-rata kecepatan crosshead secara praktik dapat
ditentukan dengan alat pengukuran panjang dan alat timing.
d. Waktu elapsed
Batasan yang diizinkan untuk waktu elapsed dari awal aplikasi pembebanan
hingga tepat saat patah, hingga gaya maksimum, atau hingga keadaan stress, dapat
dispesifikasi dalam menit atau detik. Waktu elapsed dapat ditentukan dengan alat
timing.
e. Kecepatan free running crosshead
Batasan yang diizinkan untuk laju perpindahan crosshead mesin pengujian, tanpa
gaya yang diaplikasikan pada mesin pengujian, dapat dispesifikasi dalam mm
[inches per inch] pada panjang area yang direduksi setiap detik [menit]. Batasan
kecepatan crosshead dapat dikualifikasi dengan menspesifikasi perbedaan batasan
untuk tipe variasi dan ukuran spesimen. Rata-rata kecepatan crosshead secara
praktik dapat ditentukan dengan alat pengukuran panjang dan alat timing.
Kecepatan pengujian dapat menentukan sifat yield . Jika kecepatan pengujian yang
digunakan mencapai 1 ½ nilai minimum yield strength yang telah ditentukan atau 1 ¼ nilai
minimum tensile strength, dimana nilainya lebih kecil. Kecepatan diatas nilai ini berada pada
batas yang telah dispesifikasi. Jika terdapat perbedaan batas kecepatan yang dibutuhkan
untuk menentukan yield strength, yield point elongation, tensile strength, elongation dan
reduction of area, perbedaan tersebut harus dinyatakan pada spesifikasi produk. Pada setiap
kasus, kecepatan pengujian, gaya, dan regangan yang digunakan dalam memperoleh hasil tes
harus diindikasi secara akurat.
-
8/19/2019 Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
11/14
Dwipuji Rahayu/1306368223
1. Metode kontrol A – Metode laju tegangan untuk menentukan sifat luluh
Pada metode ini, mesin uji dioperasikan memiliki laju tegangan pada daerah
linear elastic, antara 1.15 sampai 11.5 MPa/s. Kecepatan mesin uji tidak boleh
meningkat, agar dapat mempertahankan laju penegangan ketika spesimen mulai yield .
Tidak disarankan mesin uji dioperasikan dalam close-loop control menggunakan
force signal melalui yield .
2. Metode kontrol B - Metode pengontrolan laju regangan untuk menentukan sifat luluh
Pada metode ini, mesin uji harus dioperasikan dalam close-loop control
menggunakan sinyal ekstensometer. Laju regangan diatur pada 0.015 ±0.006 mm/mm/min.
3. Metode control C - Metode pengontrolan kecepatan crosshead
Mesin uji harus diatur agar kecepatan crosshead adalah 0.015 ± 0.003 mm/mm/min
atau jarak diantara grips dan spesimen tanpa area yang direduksi. Ketika menentukan
tensile strength atau setelah perilaku yield terekam, kecepatan mesin pengujian harus
diatur diantara 0.05 dan 0.5 mm/mm pada panjang area yang direduksi setiap menit.
Kalau tidak, extensometer dan indikator laju regangan dapat digunakan untuk
mengatur laju regangan diantara 0.05 dan 0.5 mm/mm/min.
a. Menentukan Yield Strength
Metode Offset
Pada diagram stress-strain, tentukan daerah Om sebanding dengan nilai
yang telah dispesifikasi pada metode offset, beri jarak Om sesuai dengan nilai
Offset tertentu (0.2%). Tarik garis mn paralel dengan OA, lalu dapat titik r ,
perpotongan garis mn dengan diagram stress-strain.
Gambar Metode Offset untuk menentukan titik luluh
-
8/19/2019 Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
12/14
Dwipuji Rahayu/1306368223
Metode Extension-Under-Load (EUL)
Pada metode ini, yield strength ditentukan dengan Metode EUL yaitu
memberikan nilai beban spesifik pada regangan tertentu melalui alat yang dapat
merekam dan menganalisis nilai reganga. Nilai EUL yield point dinyatakan
beserta dengan regangannya, misalnya: tegangan luluh = 52500 psi, EUL = 0.5%
Gambar Metode EUL untuk menentukan titik luluh
Metode Autographic Diagram
Diagram Autografi, untuk material yang memiliki discontinuous yielding.
Tentukan kekuatan maksimum pada discontinuous yielding sebagai upper yield
strength. Lalu tentukan tegangan minimum selama discontinuous yielding sebagai
lower yield strength. Kedua tegangan tersebut dijumlahkan dan dibagi dua
sehingga akan mendapatkan nilai yield strength.
Gambar Metode upper and lower yield strength
-
8/19/2019 Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
13/14
Dwipuji Rahayu/1306368223
b. Menentukan Yield Point Elongation
Penghitungan yield point elongation ditentukan dari selisih regangan antara
upper yield strength dan onset dari uniform strain hardening.
c. Menentukan Tensile Strength
Tensile Strength (disebut juga Ultimate Tensile Strength), ditentukannya
yaitu membagi tegangan maksimum pada diagram dengan luas penampang awal.
d. Menentukan Elongasi
Dalam menyatakan nilai elongasi, berikan data gauge length awal dan
persentase kenaikannya. Contoh penulisan elongasi:
elongasi = 30% increase (50-mm[2-in.] gauge length)
Jika pada nilai elongasi tertentu lebih dari 3%, sambungkan perputusan
kedua sampel dan ukur jarak diantara tanda gauge dengan ketelitian 0.25mm
untuk gauge length yang panjangnya 50mm dan dibawahnya. Dan minimal paling
dekat 0.5% gauge length untuk gauge length yang panjangnya lebih dari 50mm.
Apabila elongasi bernilai 3% atau dibawahnya, tentukan nilai elongasi
spesimen dengan prosedur sebagai berikut.
1. Ukur panjang gauge length awal hingga ketelitian 0.05 mm [0.002 in.].
2. Hilangkan bagian yang cacat yang dapat mengganggu hasil akhir patahan
spesimen.
3. Sambungkan kedua patahan (cocokkan kedua permukaan patahan), berikan
gaya secukupnya sepanjang axis specimen hingga kedua bagian specimen
tampak bersatu.
4. Ukur gauge length akhir hingga ketelitian 0.05 mm[0.002 in.] dan laporkan
elongasi hingga ketelitian 0.2%.
Pengukuran elongasi di atas dapat dipengaruhi oleh lokasi perpatahan relatif
terhadap tanda gauge length. Elongasi saat patah dapat mengandung elongasi
plastis dan elastis dan dapat ditentukan dengan autografik atau metode otomatis
menggunakan ekstensometer. Persentase elongasi saat patah dapat dihitung secara
langsung dari data perpatahan.
-
8/19/2019 Review Uji Tarik-Dwipuji Rahayu-1306368223
14/14
Dwipuji Rahayu/1306368223
e. Menentukan area reduksi
Area reduksi didapat dari luas penampang minimum pada lokasi
perpatahan. Spesimen dengan penampang lingkaran, ujung perpatahan disatukan
lalu dihitung diameternya. Sedangkan spesimen dengan penampang segi empat,
disatukan ujung perpatahan lalu dihitung lebar dan ketebalan pada luas
penampang minimum. Setelah itu, selisih luas penampang setelah patah dan luas
penampang awal dibagi luas penampang awal dan dinyatakan dalam persentase.
f. Membulatkan hasil data yield strength dan tensile strength
Data uji harus dibulatkan menggunakan prosedur praktek E29 dan
prosedur spesifik dalam spesifikasi produk.
o Untuk nilai uji lebih dari 500 MPa [50 000 Psi], dibulatkan hingga 1 MPa [100
Psi].
o Lebih dari 500 MPa [50 000 Psi] hingga 1000 MPa [100 000 Psi], dibulatkan
hingga 5MPa.
o Lebih dari 1000 MPa [100 000 Psi], dibulatkan hingga 10 MPa [1000 Psi].
g. Penggantian spesimen
Syarat penggantian spesimen : Memiliki permukaan hasil permesinan yang buruk
Dimensi yang salah
Sifat spesimen yang berubah karena proses permesinan yang buruk
Prosedur uji yang salah
Perpatahan terjadi diluar gauge length
Dalam penentuan elongasi, perpatahan terjadi diluar setengah bagian gauge
length
Terdapat multifungsi peralatan pengujian